Материал: Методы и средства испытаний и контроля приборов и систем. Никитин Л.Н., Пирогов А.А

моделирования внешних воздействий, которым подвергается прибор во время эксплуатации. При этом считают, что внешние воздействия определяются обслуживающим персоналом и условиями работы прибора и системы. Для оценки процессов обслуживания, помимо статистических методов испытаний, применяют метод, называемый теорией массового обслуживания, а также составляются дифференциальные уравнения, отражающие динамику технического обслуживания.

1.8. Граничные испытания

Все виды испытаний и исследований, применяемые для предсказания места и времени появления постепенного отказа элемента прибора, основанные на определении связи граничных значений параметров элементов с работоспособностью и надежностью прибора, принято называть граничными испытаниями.

Пользуясь методом граничных испытаний возможно еще в процессе разработки прибора выбрать оптимальные варианты схем, параметры их элементов и режимов. Граничные испытания являются экспериментальным методом, основанным на физическом моделировании области значений первичных параметров, при которых выходные параметры устройства находятся в пределах допуска.

Проведение граничных испытаний складывается из следующих этапов:

1. Определение критериев отказа ЭА исходя из условий работы и в соответствии с техническим заданием.

2.Определение границ работоспособности и надежности прибора и системы, выполненных из элементов с номинальными параметрами, в зависимости от изменений напряжения питания, внешних условий, параметров входных сигналов.

3.Определение границ работоспособности и надежности приборов и систем, работающих в нормальных условиях

41

(номинальные напряжения питания, параметры входных сигналов и внешние условия), в зависимости от разброса параметров элементов прибора.

Для осуществления граничных испытаний необходимо имитировать изменение параметров различных схемных элементов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, электронных и полупроводниковых приборов), влияющих на работоспособность прибора и системы. Наиболее часто в качестве граничного параметра в данном методе выбирают одно из питающих напряжений (параметр граничного испытания), которое используется для имитации изменений параметров элементов схемы (например, резисторов).

Изменение параметров конденсаторов и катушек индуктивности имитируют последовательно-параллельным включением этих элементов. Имитацию изменения прямого и обратного тока полупроводниковых приборов осуществляют последовательным или параллельным включением в схему дополнительных резисторов соответствующих номиналов.

Наибольшую сложность представляет имитация изменения параметров транзисторов и электронных ламп, так как они характеризуются сложной совокупностью параметров. В этих случаях подбирают группу элементов с одинаковыми параметрами, за исключением одного элемента, параметры которого изменяют в нужном направлении. Так, например, амплитуду напряжения сигнала на выходе лампового усилителя можно имитировать изменением напряжения анодного питания.

Рассмотрим определение границ исправной работы прибора. Изменяя напряжение граничного испытания до момента отказа схемы при поминальных значениях параметров всех элементов, определим напряжение отказа Uгр0. Затем, изменив один из параметров рассматриваемого элемента, определим, при каком новом значении Uгр возникнет отказ. Очевидно, что при разных значениях параметра (x1, х2, ..., хi, …, хn) элемента отказы схемы будут

42

возникать при различных напряжениях.

Таким образом, можно установить, что определенному отклонению напряжения граничного испытания Uгр = Uгрi- Uгр0 соответствует определенное значение x - отклонение параметра элемента от номинала.

По данным испытаниям строят график зависимости отклонения напряжения граничного испытания до отказа схемы (рис. 1.8).

Рис. 1.8. График граничного испытания

Из графика следует, что кривая является границей, отделяющей область безотказной работы от области отказов, что и привело к названию - метод граничных испытаний. Следует отметить, что вид графика граничного испытания имеет существенное значение для возможности его использования. При выборе напряжения граничного испытания необходимо, чтобы изменение величины параметра обеспечивало малый и плавный наклон кривой к оси отклонения параметра элемента (рис. 1.9).

43

Выбор номинала параметра часто заключается в определении рабочей точки (М) в центре области безотказной работы. Однако возможны случаи, когда выбор такого положения рабочей точки окажется неверным. Так, например, при дрейфе параметра элемента в определенном направлении необходимо предусматривать сдвиг рабочей точки в противоположном направлении. Обычно график граничных испытаний снимают при условии, что параметры всех схемных элементов, кроме подвергаемого испытанию, фиксированы. В реальных условиях изменения параметров сильно взаимосвязаны между собой и сдвиг параметра одного элемента может вызвать опасный с точки зрения надежности сдвиг другого. Поэтому при осуществлении граничных испытаний РЭА приходится проводить большой объем работы по определению областей безотказной работы ряда элементов. Полученные области накладывают друг на друга и окончательно область безотказной работы определяется общим геометрическим местом точек для всех областей

(рис. 1.11).

Рис. 1.11. Определение области безотказной работы схемы

Возможны два способа проведения испытания. При первом способе, изменяя напряжение общего источника питания, определяют момент отказа ЭА и отказавший элемент. Однако в сложных ЭА, содержащих различные схемы с разными величинами отклонений напряжения от номинального значения, это приводит к следующим

45